電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

劉瓊

摘 要：當今社會逐步向前發(fā)展，科技也在不斷進步，因此電力電子裝置和電力電子技術(shù)也有了很大的發(fā)展空間，在各個領(lǐng)域都在有規(guī)模的使用。如今，電力電子裝置在電力系統(tǒng)中也被使用，并且在電力系統(tǒng)中，電力電子裝置所產(chǎn)生的作用也日益重要，不但能夠使電力系統(tǒng)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，而且能夠達成電力系統(tǒng)的智能化轉(zhuǎn)型。文章重點講了電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：電力電子裝置；電力系統(tǒng)；應(yīng)用研究

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0124-02

引言

在社會經(jīng)濟領(lǐng)域發(fā)展的過程中，電力系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，它是生產(chǎn)及生活能源的運輸、使用還有補給。面臨著能源危機的逐漸加深，導(dǎo)致電力系統(tǒng)從規(guī)模化向可持續(xù)化方向發(fā)展。因為電力系統(tǒng)一直在改進，所以儲能裝置和分布式電源也在逐漸地推廣，主電網(wǎng)、微電網(wǎng)、地方電網(wǎng)三者之間的協(xié)作變得更加默契有效；電能配用的無功和諧波的治理因為網(wǎng)絡(luò)中的電子裝置獲得了有用的強化。在大功率電子元器件的廣泛使用的條件下，電子裝置一定會擁有愈發(fā)廣闊的發(fā)展空間。

1 如今電力系統(tǒng)的發(fā)展及特點

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電等部分構(gòu)成的電能制造和使用系統(tǒng)，也是能源使用、傳輸和供給的最重要的基礎(chǔ)，在社會經(jīng)濟發(fā)展中有著舉足輕重的效力，它促進了社會生產(chǎn)各個層面的改變，創(chuàng)始了電力時代，由此產(chǎn)生了近代史上的第二次工業(yè)革命。隨著時代的發(fā)展，石油資源嚴重匱乏、環(huán)境破壞一直在持續(xù)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)由規(guī)?；颦h(huán)保、智能化、可持續(xù)化的方向發(fā)展，這令電能的使用不但長遠地作用著社會物質(zhì)生產(chǎn)方面，而且愈發(fā)廣泛地應(yīng)用到了人們的日常生活中。而今，可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電、儲能裝置的功率轉(zhuǎn)換等性能的實現(xiàn)必須要借助電力電子裝置才能繼續(xù)，電力電子裝置的快速發(fā)展推動了電力系統(tǒng)向更好的方向改革，對電力系統(tǒng)的進步也有著非常重要的影響。

對于系統(tǒng)的規(guī)模這方面來說，產(chǎn)生了大型、超大型電力系統(tǒng)。電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展慢慢地出現(xiàn)了跨區(qū)域建設(shè)，這也就導(dǎo)致了大型和超大型電網(wǎng)的產(chǎn)生。雖然這么多電力系統(tǒng)的產(chǎn)生高效地安排了資源優(yōu)化配置，可是在它們運行的時候，也使電網(wǎng)的平穩(wěn)運行承擔了更大的風險，在電源接入形式的這個方面，可再生能源愈來愈多的被使用，使普通的工頻交流注入方式有了一些變化，如今的發(fā)電形式以很多種形式共同存在，這種形式有著非常大的優(yōu)勢，然而也出現(xiàn)有很大的問題，比如大功率的能量變換和控制的問題。如今，隨著人們的生活層次逐漸提高，人們對電能質(zhì)量也有著越來越高的標準。電力系統(tǒng)中電力變壓器是最主要也是最基礎(chǔ)的輸變電設(shè)備，它的根本用處是調(diào)整電壓、隔離系統(tǒng)。在科學技術(shù)的發(fā)展過程中，普通的電力變壓器針對這種情況有了部分的調(diào)整改良，雖然在電能變換效率方面有了很大的改進，它的本質(zhì)功能和構(gòu)造卻沒有多大的改變，因此它本身具有的不足依然存留，電力系統(tǒng)仍然會出現(xiàn)事故，使電力系統(tǒng)的運行被阻礙。對于電力系統(tǒng)出現(xiàn)的特點還有問題，電力電子裝置在電力系統(tǒng)中進行使用后會得到有效的解決。

2 電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及范圍

電力電子裝置是由不同種類的電力電子電路構(gòu)成的一種裝置，主要用來轉(zhuǎn)換和控制大功率能量，它也被稱為變流裝置。電力電子裝置不僅能夠轉(zhuǎn)換、傳送和控制電能，同時也是將能量和信息完美融合于一身的裝置。在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，尤其是在電力節(jié)能領(lǐng)域，它們都有高品質(zhì)電能的穩(wěn)定安全供給。電力電子裝置的使用，是把不同的能源轉(zhuǎn)換成為高品質(zhì)的電能的高效的方法，因此電力電子裝置被廣泛使用在社會的各個方面，并且已經(jīng)成為在社會發(fā)展過程中不可或缺的因素。

2.1 發(fā)電領(lǐng)域

從實踐中可以得知，在電力系統(tǒng)中電力電子裝置在發(fā)電領(lǐng)域有著比較寬泛的運用：其一，是風力發(fā)電機組。在這個機組當中，最根本的設(shè)備是變流器，逆變器和整流器能夠把風能轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)固的電能?？墒窃陲L力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展過程中，有緣中點鉗位和三電平往多電平拓撲的方向發(fā)展，可以很好地提高發(fā)電等級還有它的容納標準。其二，是發(fā)電機組勵磁。它在大規(guī)模的發(fā)電機組中有著廣泛的使用，和普通的勵磁比起來，它的靜止勵磁技術(shù)掌握起來更簡單，調(diào)整的速度更快，能夠更好地提高電廠的工作效率，水力發(fā)電可以使用勵磁技術(shù)調(diào)節(jié)電流的頻度，從而達到調(diào)整水流量和壓力的目的，改良發(fā)電的速度和質(zhì)量。其三，是光伏電站。大規(guī)模的光伏電站可以聚合太陽能然后進行使用，可以用并聯(lián)逆變器的方法掌控，對有源濾波、無功補償還有動壓補償?shù)奶岣哂泻艽蟮膸椭?/p>

2.2 存儲電能

在電力系統(tǒng)中使用儲能技術(shù)能夠延緩高負荷供電，使電力設(shè)備和電網(wǎng)可以更好地運轉(zhuǎn)，也可以很好地應(yīng)付突發(fā)的狀況，把電能品質(zhì)和用電效率提升，從而使經(jīng)濟社會發(fā)展對優(yōu)質(zhì)供電感到滿意。在不同的儲能方法中，比較好的是抽水蓄能、壓縮空氣蓄能以及電池蓄能這三種。其一，是可以調(diào)節(jié)速度的抽水蓄能。抽水蓄能電站有這幾部分組成，分別是上水庫、下水庫和輸水還有發(fā)電系統(tǒng)。在它運行的時候，上下水庫之間的落差一直在發(fā)生改變，所以要想獲得最好的發(fā)電效率抽水蓄能電站只能在不勻速的情況下進行工作。抽水蓄能機組經(jīng)過對轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻度、幅值進行調(diào)節(jié)，就能夠?qū)τ泄Τ隽蜔o功出力有一個大規(guī)模的整頓，這也便利了機組模式之間的轉(zhuǎn)換，從而使抽水蓄能電站可以更好的在電力系統(tǒng)中發(fā)揮它的多樣的作用。其二，是壓縮空氣儲能。其工作原理是：在電力系統(tǒng)用電情況松弛的時候，把多余的電量用來啟動空氣壓縮機，這樣就可以把能量用高壓空氣的方法保存；在用電使用量很高的時候，就可以使用已保存的高壓空氣啟動發(fā)電機，使其發(fā)電。在如今社會發(fā)展的條件下，人們對于壓縮空氣儲能系統(tǒng)的探究始終很熱心地尋找其隱藏的潛能。其三，是電池儲能。電池儲能系統(tǒng)一般由兩部分組成：電池系統(tǒng)，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在電池系統(tǒng)這方面，若是想要平衡電池里的電流可使用小功率變換器，而大功率變換器的使用能夠提升直流母線電壓級別、使掌握的技巧更加簡單，并且對功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的拓撲也有好處。在功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面，電池系統(tǒng)和電網(wǎng)的電力電子接口是電壓型四象限變換器，它不但能夠控制電池的充放電，也能很好地使用儲能系統(tǒng)的部分性能。endprint

2.3 輸電環(huán)節(jié)

一般的直流輸電大都使用晶閘管換流器，柔性直流輸電則使用全控器件換流器，不過兩者相比，因為柔性直流輸電的優(yōu)點是有功功率可控、無功功率可控、可向無源負荷供電等等，它比一般的直流輸電在孤島供電、城市供電這些地方使用的比較普遍，不僅如此，柔性直流輸電釋放的電壓的諧波與畸變率也很小。在可再生能源中，例如水利發(fā)電、風力發(fā)電等，因為要減少輸電線路電氣距離、控制線路電壓波動，所以必須使用低頻率實現(xiàn)發(fā)電、電能運輸。固態(tài)變壓器對于電壓和電流的幅值、相位、頻率以及形狀可以發(fā)生改變，以此保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)固運轉(zhuǎn)。

3 電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

從可靠性評估角度來看，在電力電子裝置設(shè)計運行的時候，為提高綜合性管理系數(shù)可以為其做一個可靠性評估，這個評估得出的結(jié)果可以幫助檢測技術(shù)指標的合格程度；要提高可靠性評估的準確性，為系統(tǒng)建設(shè)、運轉(zhuǎn)和管理做出更精準的提示。從故障運行管理角度來看，故障管理是對故障進行觀察判斷，進而得出的結(jié)論對故障進行辨別，除此之外，通過觀察各種零件發(fā)生的故障來判斷出現(xiàn)故障的原因，為了保證電子電力裝置在發(fā)生故障時依然可以支撐正常需求，我們應(yīng)該使用準正常運行能力來滿足此需求。從電子技術(shù)發(fā)展的角度來看，在電子標準模塊技術(shù)逐漸進步的過程中，它可以把門極驅(qū)動電路、功率器件和其它元件組合到一個地方，讓它的接口和功能達到標準化要求，使用標準模塊可以很好的減小設(shè)備體積，以及所產(chǎn)生的浪費，做到合理節(jié)約。

4 結(jié)束語

在當今的社會經(jīng)濟發(fā)展中，電力資源有著舉足輕重的影響，電力系統(tǒng)在前進的進程中，出現(xiàn)了很多未見過的特性，這對于電力系統(tǒng)而言，有好的一面也有不好的一面，好的是推動了電力系統(tǒng)更快更好的向前進步，不好的是在這個歷程中對電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行有了一定程度的破壞，也是因為這樣才出現(xiàn)了電力電子裝置的廣泛使用。對電力電子裝置相關(guān)問題的研究，可以很好地滿足電力系統(tǒng)的需要，推動電力系統(tǒng)繼續(xù)向前穩(wěn)步發(fā)展。

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